Implication du stress oxydant et de la signalisation calcique dans les altérations induites par des nanoparticules d’oxyde de nickel dans des cellules endothéliales d’artère pulmonaire humaine - 17/02/23

Les activités anthropiques telles que l’exploitation minière amplifient l’érosion naturelle des mines de nickel conduisant à l’émission atmosphérique de particules ultrafines d’oxyde de nickel (NiO). La Nouvelle-Calédonie est particulièrement impactée par les activités minières de nickel. Les travailleurs et la population vivant à proximité peuvent être exposés à ces particules de NiO. Après inhalation, les particules les plus fines pénètrent profondément dans les voies respiratoires et peuvent traverser la barrière alvéolo-capillaire pour atteindre la circulation pulmonaire et exercer des effets délétères sur le système cardiovasculaire [1Miller M.R., Raftis J.B., Langrish J.P., et al. ACS Nano 2017 ;  11 : 4542-4552 [cross-ref]

Cliquez ici pour aller à la section Références]. Les cellules endothéliales des artères pulmonaires (HPAEC) peuvent être une cible directe des particules inhalées. Le stress oxydant ainsi que l’altération de l’homéostasie calcique sont deux événements critiques impliqués dans la physiopathologie des maladies cardiovasculaires telles que l’hypertension pulmonaire (HTP) [2Di Bucchianico S., Gliga A.R., Akerlund E., et al. Calcium-dependent cyto- and genotoxicity of nickel metal and nickel oxide nanoparticles in human lung cells Part Fibre Toxicol 2018 ;  15 : 32

Cliquez ici pour aller à la section Références]. Malgré des concentrations alarmantes de nickel dans l’atmosphère, peu d’étude s’intéressent aux mécanismes cellulaires induits par des nanoparticules de NiO (NiONPs) sur des cellules endothéliales vasculaires pulmonaires. L’objectif de cette étude est donc d’évaluer l’implication du stress oxydant et de la signalisation calcique dans les altérations induites par des NiONPs dans des cellules endothéliales d’artère pulmonaire humaine.

Les HPAEC sont exposés pendant 4h avec des NPs de NiO (0,5 à 150μg/cm²). Différents paramètres sont étudiés (i) la production d’espèces réactives de l’oxygène (ERO) par spectrofluorimétrie (sonde CM-H2DCF-DA) (ii) la production intracellulaire et mitochondriale d’anion superoxyde par résonance paramagnétique électronique et sonde MitoSOX (iii) l’activité de la superoxyde dismutase (SOD) par spectrophotométrie, et, (vi) la signalisation calcique par microscopie confocale (sonde Fluo-4-AM).

Dans les HPAEC, les NiONPs ont induit une augmentation du stress oxydant, caractérisée par (i) une augmentation significative et dose dépendante de la production d’ERO et (ii) une diminution significative de l’activité de la SOD. De plus, après 4h d’exposition, les NiONPS induisent une augmentation significative et concentration-dépendante du niveau de calcium cytoplasmique basal ([Ca2+]i). Enfin, un prétraitement avec des enzymes anti-oxydantes (SOD et catalase) permet de réduire l’altération de l’homéostasie calcique observée. De manière intéressante, un traitement des HPAEC avec un chélateur extracellulaire du Ca2+ (EGTA) entraîne une diminution significative des altérations calciques induites par les NiONPs. De plus, il semblerait que la perturbation calcique soit liée à une altération des canaux TRPV4 (Fig. 1).

L’exposition aux NPsNiO pourrait modifier la réactivité vasculaire pulmonaire via une altération de l’homéostasie calcique liée à une perturbation des canaux calciques et en partie au stress oxydant. Les personnes souffrant de pathologies de la circulation pulmonaire (hypertension pulmonaire, HTP) pourraient ainsi constituer des populations à risque.